2023版创新设计高考生物（新教材人教版）总复习一轮讲义第33讲 微生物的培养技术及应用

第33讲　微生物的培养技术及应用考点一　微生物的基本培养技术1.培养基的配制（1）概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。（2）营养组成①一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等。②需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。（3）种类：①按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。②按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。提醒　（1）常见选择培养基举例①缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。②含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。③无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。（2）几种微生物的营养和能量来源2.无菌技术（1）含义：在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。（2）常用方法（3）常见物品的消毒或灭菌方法①消毒方法及适用对象②灭菌方法及适用对象3.纯化酵母菌的方法和操作过程（1）方法：平板划线法和稀释涂布平板法。（2）酵母菌纯培养的操作步骤：（1）培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质（√）（2）消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害（√）（3）无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料（如培养基、接种环等）都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌（×）（4）配制培养基时应先灭菌再调pH（×）（5）平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧（√）（6）倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上（×）（7）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落（×）1.为什么培养基需要氮源？提示　微生物细胞内有蛋白质、核酸、磷脂等多种含氮的营养物质或代谢产物，培养基中的氮源可以作为合成这些营养物质及代谢产物的原料。2.无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？提示　无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。eq \x(选择性必修3 P13“图示拓展”)3.平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？提示　最后一次划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次划线相连，则增加了细菌的数目，得不到纯化的效果。1.倒平板的操作步骤注意事项（1）培养基要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。（2）要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。（3）倒平板时，要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。（4）平板冷凝后，要将平板倒置。因为平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，平板倒置后，既可避免培养基表面的水分过快地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。（5）在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，那么这个平板不能用来培养微生物。因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。（6）整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。2.平板划线法操作步骤（1）实验成功关键点①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。②灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。③在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样才能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。④划线时最后一区域不要与第一区域相连。⑤划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。（2）平板划线操作中几次灼烧接种环的目的考向1　结合培养基的配制和无菌技术，考查科学思维能力1.(不定项)（2022·湖南名校联考）微生物培养过程中，要重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染，请分析下列操作，正确的是（　　）A.煮沸消毒法中100 ℃煮沸5～6 min可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子B.将接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌C.加入培养基中的指示剂和染料需要灭菌D.家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌答案　BC解析　煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢，而灭菌能杀灭环境中一切微生物，包括孢子和芽孢，A错误；指示剂和染料可能混有微生物，因此加入培养基中的指示剂和染料也需要灭菌，C正确；家庭制作葡萄酒时，要将容器进行灭菌或消毒，但是葡萄不能灭菌，因为发酵用的酵母菌来自葡萄，D错误。2.(2022·山东重点中学联考)无菌技术在生产生活中应用广泛，下列有关叙述正确的是(　　)A.巴氏消毒法可杀死牛奶中的全部微生物，且不破坏牛奶的营养成分B.喷洒石炭酸或煤酚皂溶液配合紫外线照射可提高空间消毒效果C.耐高温的玻璃器皿、金属用具等，需放入高压蒸汽锅灭菌D.无菌技术的关键是杀灭实验室中的所有微生物答案　B解析　巴氏消毒法可杀死牛奶中的绝大多数微生物，A错误；喷洒石炭酸或煤酚皂溶液配合紫外线照射可提高空间消毒效果，B正确；耐高温、需要保持干燥的玻璃器皿、金属用具等，需干热灭菌，C错误；无菌技术的关键是防止杂菌污染，D错误。考向2　结合微生物的纯培养，考查科学探究能力3.（2022·泰安期末）下图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤，下列相关叙述正确的是（　　）A.对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌处理B.步骤①倒平板操作时，倒好后应立即将其倒过来放置C.步骤②应多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落D.步骤③划线结束后在培养皿盖上做好标注答案　C解析　图中①是倒平板，②是进行平板划线，③是培养。对实验操作的空间、操作者的衣着和手需要进行消毒处理，A错误；倒完平板后立即盖上培养皿盖，待培养基冷却凝固后将平板倒过来放置，B错误；步骤②应多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落，C正确；图中操作结束后需在培养皿底标注菌种及接种日期等信息，而不是在培养皿盖上做标注，D错误。4.（2019·全国卷Ⅲ，37）回答下列与细菌培养相关的问题。（1）在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是　　　　（填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”）。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是__________________________________。硝化细菌在没有碳源的培养基上　　　　（填“能够”或“不能”）生长，原因是_______________________________________________________________。（2）用平板培养细菌时一般需要将平板　　　　（填“倒置”或“正置”）。（3）单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是____________________________。（4）有些使用后的培养基在丢弃前需要经过　　　　处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。答案　（1）蛋白胨　不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源　（2）倒置　（3）在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征　（4）灭菌解析　（1）细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基，牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素，蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素，而葡萄糖不能提供氮源，NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的，应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌，可以利用空气中的CO2为碳源，因此在没有碳源的培养基上能够生长。（2）在平板培养基上培养细菌时，一般需将平板倒置，这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。（3）不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征，不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征，可以作为菌种鉴定的重要依据。（4）使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理，以免污染环境。考点二　微生物的选择培养和计数1.选择培养基2.稀释涂布平板法将菌液进行一系列的梯度稀释后，将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养（1）系列稀释操作取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。（2）涂布平板操作3.微生物数量的测定（1）利用稀释涂布平板法计数——间接计数法　活菌计数法①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。②为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300、适于计数的平板计数，并且在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，并求平均值。　增强实验的说服力与准确性③用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目少。 这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。（2）显微镜直接计数法4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作（1）实验原理（2）操作步骤（3）实验结果分析与评价5.分解纤维素的微生物的分离（1）分离方法与原理（2）纤维素分解菌的培养基成分及鉴定原理（1）对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法（×）（2）筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源（√）（3）分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低（×）（4）稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少（√）（5）稀释涂布平板法计数时，平板上的一个菌落就是一个细菌（×）（6）刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌（×）1.平板划线法和稀释涂布平板法的比较2.选择培养基四种常见制备方法或实例（1）加入某些特定的物质（前提是培养基具备全部营养成分）（2）改变培养基的营养成分（3）利用培养基“特定化学成分”分离（4）通过某些“特殊环境”分离考向1　结合选择培养基成分及配制方法，考查科学探究能力1.（2021·山东卷，14）解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成脂肪酸和甘油并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是（　　）A.甲菌属于解脂菌B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力答案　B解析　根据题意，甲、乙两种菌分别接种在醇溶青琼脂平板上，二者都能生存，甲周围呈现深蓝色，说明培养基的脂肪被分解为脂肪酸和甘油，脂肪酸使平板呈现深蓝色，脂肪的分解需要脂肪酶的催化，说明甲能够分泌脂肪酶，属于解脂菌，A正确；乙周围不变色，说明乙不能分泌脂肪酶分解脂肪，没有脂肪酸的产生，不能利用脂肪，但由于乙能在该培养基上生存，说明该培养基中除了脂肪作为碳源外，还存在别的碳源，否则乙不能在该培养基上生存，B错误；为了便于比较结果，可以将两种菌接种到同一平板的不同区域，C正确；菌落周围深蓝色的直径越大，说明解脂菌分泌脂肪酶的能力越强，D正确。2.（2020·全国卷Ⅰ，37）某种物质S（一种含有C、H、N的有机物）难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。回答下列问题：（1）实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用　　　　的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是　　　　。甲、乙培养基均属于　　　　培养基。（2）实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107 个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释　　　　倍。（3）在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　（答出1点即可）。（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：_____________________________________________________。（5）上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即______________________________________________。答案　（1）高压蒸汽灭菌　琼脂　选择　（2）104　（3）S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长　（4）取淤泥加入无菌水中，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数　（5）水、碳源、氮源和无机盐解析　（1）实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。（2）据题意，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×（1/X）＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。（3）在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。（4）将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。（5）本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。考向2　围绕土壤中分解尿素细菌的分离，考查科学探究能力3.（2022·山东淄博联考）下列关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的叙述，正确的是（　　）A.只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素B.统计样品中的活菌数目一般用平板划线法C.筛选分解尿素的细菌时，应以尿素作为培养基中唯一的营养物质D.在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则表明筛选到了分解尿素的细菌答案　A解析　统计样品中的活菌数目时一般用稀释涂布平板法，B错误；筛选分解尿素的细菌时应以尿素作为培养基中的唯一氮源，培养基中还应含有水、无机盐、碳源等营养物质，C错误；在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，则表明筛选到了分解尿素的细菌，D错误。4.（2017·全国卷Ⅰ，37）某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生　　　　　　　　。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是________________________________________________，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_____________________________________________________________（答出两点即可）。（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择　　　　（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是__________________________________________________。（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有______________________________________________________________（答出两点即可）。答案　（1）脲酶　分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料　（2）尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用　（3）为细菌生长提供无机盐离子，作为缓冲剂保持细菌生长过程中pH的稳定解析　（1）只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。能分解尿素的细菌是一种分解者，属于异养型生物，不能以尿素的分解产物CO2作为碳源。能分解尿素的细菌可以以葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是一方面可氧化分解为细胞生命活动提供能量，另一方面其代谢中间产物可为多种有机物的合成提供原料。（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择以尿素作为唯一氮源的选择培养基，而其他两组都含有含氮物质NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，既可维持培养基pH的相对稳定，又能为微生物生长提供无机盐离子。重温真题　经典再现1.（2021·北京卷，12）人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是（　　）A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断答案　C解析　为避免杂菌污染，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A正确；葡萄球菌需从人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B正确；棉拭子上的微生物需要先用无菌水制成菌液，再使用涂布器在固体培养基上涂布分离，C错误；根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征可对菌落进行初步判断，D正确。2.（2021·山东卷，20）含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭，硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是（　　）A.乙菌的运动能力比甲菌强B.为不影响菌的运动需选用液体培养基C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染答案　B解析　由题图可知，在细菌繁殖速度相等的情况下，乙菌在试管内培养基中扩散范围更广，说明乙菌的运动能力比甲菌强，A正确；本实验需探究两种菌的运动能力，液体培养基中难以保留两者的运动轨迹，故应选用固体培养基，B错误；由图可知，甲试管中黑色沉淀颜色深但分布范围窄，乙试管中黑色沉淀颜色浅但分布范围广，因此无法比较两种菌产生硫化氢的量，C正确；接种操作的核心是无菌操作，避免杂菌污染，D正确。3.(2020·山东等级考，20)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后出现许多由单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析，不合理的是(　　)A.操作过程中出现杂菌污染B.M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸C.混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质D.混合培养过程中，菌株中已突变的基因再次发生突变答案　B解析　若操作过程中出现杂菌污染，则基本培养基上会有杂菌生长，从而出现菌落，A正确；若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸，则M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后会出现许多由单个细菌形成的菌落，但由于M、N菌株的遗传物质没有改变，将这些菌落分别接种到基本培养基上时，培养后不会再有菌落出现，B错误；若混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变，都会造成遗传物质改变，则混合培养一段时间，充分稀释涂布到基本培养基上培养后会有菌落出现，将这些菌落再分别接种到基本培养基上培养后，也会有菌落出现，C、D正确。4.（2021·广东卷，21）中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题：（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为　　　　，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用　　　　　　　　　的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有_______________________________________________等（答出两种方法即可）。（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是___________________________________________________________________（答出两点即可）。（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中　　　　可能是高密度培养的限制因素。（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌_____________________________________________________。答案　（1）唯一碳源　稀释涂布平板法（血细胞计数法）　诱变育种、基因工程育种　（2）培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制　（3）氧气　（4）蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相关的酶解析　（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为唯一碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法（血细胞计数法）进行菌落计数，评估菌株增殖状况。除了上述方法选育能耐受高浓度蔗糖的菌株H外，还可通过诱变育种、基因工程育种来选育优良菌株。（2）由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。（3）由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了无氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使得其细胞增殖和PHA的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。（4）餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。课后·分层训练（时间：35分钟）考点一　微生物的培养技术及应用1.(不定项)(2021·山东淄博模拟)下列有关培养基的说法正确的是(　　)A.固体培养基中的琼脂除了凝固作用之外，通常还可以被微生物所利用B.培养基中含C、H、O、N的有机物，既是异养微生物的碳源也是氮源C.培养基中的无机盐能调节渗透压，还可作为某些化能自养菌的能源物质D.选择培养基是根据微生物的代谢产物与培养基中特定试剂反应而设计的答案　BC解析　固体培养基中的琼脂一般只起到凝固的作用，不会被微生物所利用，A错误；培养基中含C、N的有机物，既为异养微生物提供碳源也提供氮源，B正确；无机盐可以调节渗透压，为微生物提供某些元素，硝化细菌能利用氨氧化分解时所释放的能量为自身生命活动合成ATP，因此某些无机盐也可以作为某些化能自养菌的能源物质，C正确；选择培养基是根据微生物独特的生存环境添加或不添加某些特定试剂设计的，D错误。2.（2020·江苏卷，19）为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是（　　）A.倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C.该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D.菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色答案　B解析　倒平板后无需间歇晃动，A错误；图中Ⅰ区、Ⅱ区的细菌数量均太多，Ⅲ区的细菌数量较少，可从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；Ⅲ区中存在单菌落，该实验结果能达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物，因此菌落周围的纤维素被降解后，不能被刚果红染成红色，D错误。3.(不定项)(2022·滕州一中月考)关于实验室培养和纯化酵母菌过程中的部分操作，下列说法错误的是(　　)A.配制培养基、倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行B.倒平板时，打开培养皿盖，倒放于超净工作台上，将锥形瓶中的培养基倒入培养皿C.倒入培养基后立即将平板倒置，防止培养基污染D.用平板划线法划完线后，要在培养皿皿底上做好标记答案　ABC解析　倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，而配制培养基不需要在酒精灯的火焰旁进行，A错误；倒平板时，用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿，立即盖上皿盖，B错误；倒入培养基后立即盖上培养皿，冷却后将平板倒过来放置，C错误；用平板划线法划完线后，要在培养皿皿底上做好标记，D正确。4.(2021·潍坊期末)微生物的接种方法有很多种，穿刺接种是指用接种针挑取少量的菌，自培养基的中心垂直地刺入半固体培养基中，然后沿原穿刺线将针拔出的接种法。下列有关叙述正确的是(　　)A.该接种方法可用于厌氧菌种的接种B.灭菌后待培养基冷却到室温时，在酒精灯火焰附近将其倒入培养装置C.在火焰上灼烧接种针后要立即接种，防止空气中杂菌污染接种针D.培养基的配制、分装及微生物的接种过程都需要进行无菌操作答案　A解析　穿刺接种是将菌种接种在培养基的深层，应是厌氧菌种的接种，A正确；灭菌后待培养基冷却到约50 ℃时，在酒精灯火焰附近将其倒入培养装置，B错误；在火焰上灼烧接种针后要冷却，防止高温杀死菌种，C错误；培养基的配制无需无菌操作，D错误。考点二　微生物的选择培养和计数5.(不定项)(2021·聊城模拟)某种物质X(一种含有C、H、O、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解X。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解X的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和X，乙的组分为无机盐、水、X和Y。下列相关叙述中正确的是(　　)A.甲、乙培养基均属于选择培养基，乙培养基组分中的Y物质是琼脂B.若要筛选高效降解X的细菌菌株，甲、乙培养基中X是唯一的碳源C.步骤⑤的筛选过程中，各培养瓶中的X溶液的浓度不同D.步骤⑤的筛选过程中，若培养基中的X浓度过高，某菌株对X的降解量可能下降答案　ABD解析　甲、乙培养基均只含有机物X，属于选择培养基，乙培养基组分中除了X外，还加入了Y物质琼脂，从而获得固体培养基，分离出所需的菌种，A正确；若要筛选高效降解X的细菌菌株，需要甲、乙培养基中的X是唯一提供碳源的有机物，不能利用物质X的微生物不能在该培养基上生长，从而筛选出高效降解X的细菌菌株，B正确；步骤⑤中自变量是挑取的不同的菌落，各培养瓶中的X溶液的浓度应该是一致的，因为X溶液的浓度属于无关变量，需要保持相同，C错误；步骤⑤的筛选过程中，若培养基中的X浓度过高，可能会导致菌体失水影响菌体的正常生长，因此某菌株对X的降解量可能下降，D正确。6.(2021·山东师范大学附中调研)丙草胺(C15H22C1NO2)是一种广泛应用的除草剂，能抑制土壤细菌、放线菌和真菌的生长。某研究小组从某地土壤中分离获得能有效降解丙草胺的细菌菌株，并对其计数(如下图所示)，以期为修复污染土壤提供微生物资源。下列有关叙述错误的是(　　)A.提供适宜的温度，将培养基的pH调至酸性，有利于降解菌的生长繁殖B.利用该方法计数结果往往比显微镜直接计数法偏小C.配制以丙草胺为唯一氮源的选择培养基进行培养，可以提高降解菌的浓度D.5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109个答案　A解析　培养细菌时，应该将培养基的pH调至中性或弱碱性，A错误；该技术方法为稀释涂布平板法，由于当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故计数结果比显微镜直接计数法偏小，B正确；若以丙草胺作为唯一氮源，则只有具有降解丙草胺能力的降解菌能够存活，故可以提高降解菌的浓度，C正确；根据5号试管的数据可知，每克土壤中菌株数为(168＋175＋167)÷3×105×100＝1.7×109(个)，D正确。7.(不定项)(2021·济南模拟)野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型菌株由于发生基因突变而无法合成某种氨基酸只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，数字代表培养基，ABC表示操作步骤。有关说法错误的是(　　)A.①②为完全培养基，③④为基本培养基B.A操作的目的是提高突变菌株的浓度C.B操作可用涂布器蘸取菌液均匀的涂布在②表面D.经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养答案　AC解析　①②④为完全培养基，③为基本培养基，A错误；紫外线可以提高突变的频率，A操作的目的是提高突变菌株的浓度，B正确；B操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀的涂布在②表面，C错误；从图中可看出，D在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，说明D是氨基酸缺陷型菌落，故经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养，D正确。8.(2021·淄博模拟)根据合成代谢的不同可将大肠杆菌的突变类型分为原养型(在基本培养基上可正常生长)和营养缺陷型(在添加一种或几种营养元素的培养基上才能正常生长)两种类型。菌株A和菌株B是大肠杆菌的两种营养缺陷型菌株，单独培养都不能在基本培养基上生长，但混合培养一段时间后，会导致原养型细菌的产生。为探究两种营养缺陷型菌株混合培养后产生原养型细菌的机制，科学家设计的实验如图所示。下列分析错误的是(　　)A.交替施加压力/抽吸可促进A、B产物的交换B.得到原养型菌株，需要A与B的直接接触C.得到原养型菌株的过程中，可能发生了遗传物质的重组D.得到原养型菌株的原因是A与B之间发生了营养物质的互补答案　D解析　交替施加压力/抽吸，介质可以通过过滤器来回传递，但细胞不能通过，故该过程可促进A、B产物的交换，但细胞间不能直接接触，A正确；细胞不能通过过滤器，最终在基本培养基上也无菌落产生，结合题干信息“但混合培养一段时间后，会导致原养型细菌的产生”可推测，得到原养型菌株，需要A与B的直接接触，B正确；细胞之间若混合培养则可产生原养型菌落，该过程中可能是发生了遗传物质的重组(基因重组)，C正确；若得到原养型菌株的原因是A与B之间发生了营养物质的互补，则图示装置中营养物质也可通过过滤器进行互补，则也能得到原养型菌落，但实验结果与该假设不符，D错误。9.(2021·山东师范大学附中期中)细菌放在固体培养基上培养，它会繁殖并形成菌落，下图哪项实验设计最适合用来检验两种抗生素的杀菌作用(　　)答案　C解析　根据实验目的“检验两种抗生素的杀菌作用”，实验的自变量应是抗生素的有无和抗生素的种类；设计实验时，根据对照原则和单一变量原则，应设计只有细菌的空白对照组和抗生素A＋细菌、抗生素B＋细菌的两组实验组。10.（2022·广东中山调研）鲸死亡后会沉入海底，俗称“鲸落”。“鲸落”后期会形成一个以厌氧菌和硫细菌等为主体的生态系统。厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，同时产生一些硫化氢等硫化物，硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物。请回答相关问题：（1）培养微生物的培养基中一般都会含有水、无机盐、氮源和碳源，培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是　　　　。要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在　　　　　　　　　　　　，这种培养基可以用来专一性培养硫细菌，所以称为　　　　培养基。（2）在分离“鲸落”中的微生物时要制备固体培养基，在倒平板操作后，将平板倒置，这样做的目的是______________________________________________________________________________________________________。（3）为了研究“鲸落”中含有微生物的情况，需将“鲸落”提取物加水稀释，然后将稀释水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，这种方法称为　　　　　　　　。下面所示的四种菌落分布情况中，不可能由该方法得到的是　　　　。（4）若想得到“鲸落”中某目标菌种，可用平板划线法进行纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图，对应的平板划线操作示意图为　　　　。图甲中的③更易获得单菌落，判断依据是___________________________________________________________。答案　（1）含碳有机物（或脂肪）　碳源必须是含碳无机物（或碳酸盐），同时加入硫化物　选择　（2）防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养皿造成污染；防止培养基中水分过快挥发　（3）稀释涂布平板法　D　（4）丙　每次划线的菌种都来自上一次划线的末端，最后一次划线结束时更容易获得单菌落解析　（1）厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，属于异养微生物，故培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是含碳有机物（或脂肪）。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物.即硫细菌为自养生物，所以要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在碳源必须是含碳无机物（或碳酸盐），同时加入硫化物。这种人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基称为选择培养基。（3）使用涂布器涂布接种微生物的方法为稀释涂布平板法。稀释涂布平板法接种的微生物会在培养基上形成均匀分布的菌落，而平板划线法接种的微生物在划线的起始部分菌落连在一起生长，由图可知，A、B、C均形成了均匀分布的单个菌落，属于稀释涂布平板法接种的，而D中菌落是连在一起生长的，是通过平板划线法接种的。11.(2021·滨州模拟)《Live Science》曾撰文指出手机屏幕比马桶按钮单位面积上的细菌多，最近国内微博、微信又对此大量传播，央视和北京卫视通过某科研单位进行了实验调查，下图为实验调查结果。请分析回答下列相关问题：(1)配置培养基必须经过灭菌过程，即将培养基置于压力100 kPa、温度121 ℃条件下维持15～30分钟，目的是为了杀死培养基中的________________________。将细菌划线接种在平板上，培养一段时间可观察到菌落。(2)按图操作取样面积，实验员测定某手机屏幕的细菌数量，现将10 mL菌液进行梯度稀释，依次稀释成10－1～10－4的四个稀释样液，再取四个稀释样液各0.1 mL分别接种到4组血平板上，此方法我们叫________________。应用此方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，原因是：___________________________________________________________________________________________________。(3)有同学认为上述实验应该还有另一组对照设计，该对照是__________________________________________________________________________________。(4)图中两电视台通过进一步检查发现，两组实验操作步骤均正确且完全一致，但结果却截然不同，你认为最可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)所有微生物包括芽孢和孢子　(2)稀释涂布平板法　当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落　(3)没有接种微生物的培养基培养　(4)手机的取样和马桶的取样都不相同(或取样的场所不相同)解析　(1)高压蒸汽灭菌的目的是杀死培养基中的所有微生物包括芽孢和孢子。(2)稀释涂布平板法的关键步骤是梯度稀释、涂布分离；利用稀释涂布平板法计数是以菌落数代替活菌数，但当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，所以稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。(3)为了检验培养基制作是否合格，上述实验应该增加一组没有接种微生物的培养基培养作对照。(4)手机的取样和马桶的取样的场所不相同及手机和马桶按钮使用时间长短不同均会影响实验结果。内容要求——明考向近年考情——知规律（1）阐明无菌技术在微生物培养中的应用；（2）概述微生物分离和纯化及测定微生物数量的常用方法；（3）测定微生物数量；（4）通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落（活动）；（5）分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数（活动）。2021·山东卷(14)、2021·山东卷(20)、2020·山东卷(20)、2021·天津卷（1）、2021·北京卷（12）、2021·湖南卷（21）、2021·广东卷（21）、2020·全国卷Ⅰ（37）微生物对培养基的需求乳酸杆菌添加维生素霉菌将培养基调至酸性细菌将培养基调至中性或弱碱性厌氧微生物提供无氧的条件微生物碳源氮源能源蓝细菌CO2NHeq \o\al(＋,4)、NOeq \o\al(－,3)等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖类等有机物N2有机物酵母菌糖类、蛋白质等有机物蛋白质等有机物选择性必修3 P10“旁栏思考题”选择性必修3 P10“旁栏思考题”